增材制造（3D打印）技術(shù)以數字模型設計為基礎，通過(guò)軟件與數控系統將材料按照擠壓、燒結、熔融、光固化、噴射等方式逐層堆積，實(shí)現復雜及可定制化結構的構建。由于3D打印結構是靜止的，缺乏功能性及自適應能力，因此在智能結構及器件應用上存在諸多限制。自2013年4D打印概念被首次提出后，4D打印技術(shù)受到了國內外學(xué)者的廣泛關(guān)注。4D打印技術(shù)是在3D打印技術(shù)基礎上引入了時(shí)間作為第四個(gè)維度，實(shí)現了3D打印結構在外界刺激（如熱、電、磁、光，濕度等）下，其形狀、性能和功能隨著(zhù)時(shí)間發(fā)生特定的轉變。4D打印技術(shù)的成型方法包括立體光刻成型技術(shù)（SLA）、數字光處理技術(shù)（DLP）、熔融沉積技術(shù)（FDM）、聚合物噴射技術(shù)（Polyjet）及直寫(xiě)打印技術(shù)（DIW）等。與其他幾種打印技術(shù)方法相比，直寫(xiě)打印技術(shù)具有可打印材料種類(lèi)廣泛，打印裝置開(kāi)放等優(yōu)勢。基于直寫(xiě)打印技術(shù)的4D打印材料及結構，展示出了在智能驅動(dòng)、電子、生物、機器人等領(lǐng)域的應用價(jià)值。

哈爾濱工業(yè)大學(xué)冷勁松教授團隊在材料領(lǐng)域權威期刊《Advanced Science》上發(fā)表了題為“Direct Ink Writing Based 4D Printing of Materials and Their Applications”的綜述文章。回顧了直寫(xiě)4D打印技術(shù)的發(fā)展歷史，從材料的角度重點(diǎn)介紹了直寫(xiě)4D打印技術(shù)的研究進(jìn)展。直寫(xiě)4D打印主要有兩種技術(shù)路線(xiàn)：一是直接打印可變形材料，包括形狀記憶聚合物、水凝膠及液晶彈性體等材料。二是在直寫(xiě)打印過(guò)程中預置應力分布、材料分布，實(shí)現打印結構在特定激勵下釋放應力，完成主動(dòng)變形行為。文章概述了基于不同類(lèi)型材料、不同打印策略、不同驅動(dòng)方法的直寫(xiě)4D打印材料及可變形結構，并詳細討論了直寫(xiě)4D打印結構的多功能性，及其在電子、生物醫學(xué)與軟體機器人等領(lǐng)域上的潛在應用。

綜述對直寫(xiě)4D打印技術(shù)進(jìn)行展望，未來(lái)將在可變形材料的研發(fā)，4D打印結構多功能性的拓展，以及直寫(xiě)打印裝置的改進(jìn)等方面進(jìn)行深入探索。此外，在多材料打印過(guò)程中通過(guò)在特定位置，設計不同的材料密度，預置不同的內應力，將簡(jiǎn)化多功能材料直寫(xiě)4D打印的制備過(guò)程，豐富4D打印結構的變形模式。建立精確預測打印結構變化的數學(xué)模型，將對直寫(xiě)4D打印結構實(shí)現更為復雜的形狀變化提供理論指導。隨著(zhù)直寫(xiě)4D打印技術(shù)的不斷進(jìn)步，智能材料的結構/功能豐富，結合設計/模擬方法，將滿(mǎn)足包括軟體機器人、智能器件、生物醫用、電子等諸多領(lǐng)域的應用需求。該綜述近期發(fā)表在《Advanced Science》上，博士生萬(wàn)雪是文章的第一作者，冷勁松教授是通訊作者。相關(guān)工作得到國家自然科學(xué)基金的大力支持。